(水化热)混凝土热湿传导模型在结构早龄期裂缝分析中的应用.pdfVIP

第2 7 卷第3 期 水 　电　能 　源 　科 　学 Vol . 27 No . 3 2 0 0 9 年 6 月 Wat er Resources and Power J une . 2 0 0 9 文章编号 : (2009) 03009 103 混凝土热湿传导模型在结构早龄期裂缝分析中的应用 赵红玲 　董迎娜 　袁 　媛 (洛阳理工学院 土木工程系 , 河南 洛阳 47 1023) 摘要 : 针对混凝土结构早龄期裂缝的产生机理 ,提出了混凝土三维有限元热湿传导数值计算模型 , 同时考虑 了混凝土水化反应引起的温度变化 、表面干燥失水造成的湿度非均匀分布及两者间的耦合作用 ,并在应力分 析中采用 Bazant 双幂函数徐变模型考虑徐变对混凝土应力的影响 。算例分析表明 ,该模型能很好地预测实 际条件下混凝土温度 、湿度变化和相应产生的应力 ,具有一定的工程应用价值 。 关键词 : 水化反应 ; 收缩 ; 温度场 ; 湿度场 ; 有限元分析 中图分类号 : TV43 1 文献标志码 : A 　　混凝土结构裂缝可能影响结构的整体外观 、 要为骨料类型与含量 。水泥水化过程中 ,混凝土 耐久性 ,甚至引起严重的结构性问题 。造成开裂 温度及各组分含量 、各相比例的变化致使混凝土 的原因主要为混凝土结构体积变化受到约束产生 导热能力随水化反应不断变化 ,尤其是混凝土内 拉应力和过大负载作用于结构 。对于早期裂缝 , 部孔隙率的变化 。试验数据表明 ,混凝土浇筑后 则是混凝土材料特性 、现场的实际施工情况 、混凝 的几小时内热传导系数比成熟时混凝土的热传导 土的结构型式和裂缝本身特性等诸多因素联合作 系数约大 20 %～30 % 。导热系数与水化度的关 用的结果[ 1 ] 。 [2 ] 系 为 : 为了解混凝土结构开裂原因 ,对混凝土的水 k (α) = ku ( 1. 33 - 0. 33α) (2) 化放热和干缩特性做过很多试验与数值计算研 (α) α 式中, k 为当水化度为 时的导热系数; ku 为最终 究 。但对预测混凝土非结构性裂缝时存在的问 α 导热系数; 为水化度, 是混凝土中胶凝材料在某一 题 ,很多数值方法仅侧重描述某一个特定的影响 龄期的水化反应程度, 一般定义为水泥某龄期时水 因素如混凝土的水化热或干缩变形 ,而忽略其他 化放热量和水泥完全水化时的放热量的比值。 因素或简化为常量 。鉴此 ,本文提出改良的数值 水泥水化过程中 ,水化反应的速度与温度有 计算模型并将其应用于混凝土早龄期裂缝的分析 关 ,温度越高反应速度越快 。水化反应一般遵循 和研究 , 同时考虑了混凝土水化反应引起的温度